Принцип работы электроусилителя руля


Электроусилитель рулевого управления (EPS): устройство и принцип работы

Электроусилитель рулевого управления (ЭУР), как и любой другой усилитель, призван уменьшить усилие, прилагаемое водителем при воздействии на рулевое колесо, тем самым повышая уровень комфорта и легкость управления автомобилем. Дополнительное усилие создается за счет электрического привода. Отсутствие гидравлических элементов в системе повышает ее надежность и создает дополнительные возможности для реализации таких функций, как автоматическая парковка. В настоящей статье разберем, какие еще особенности есть у ЭУР, узнаем его устройство и принцип работы.

Функции и назначение

Общий вид ЭУР

Аббревиатура EPS (Electric Power Steering) переводится как «электрический усилитель руля», который является альтернативой гидроусилителю. Главное предназначение ЭУР – снижение усилия, прилагаемого водителем на рулевое колесо в процессе управления автомобилем.

К основным преимуществам электроусилителя в сравнении с гидроусилителем можно отнести:

  • высокую надежность за счет отсутствия гидравлики: исключается вероятность появления утечек и других неисправностей, характерных для ГУР
  • более высокую точность и удобство регулирования рулевого управления
  • экономию топлива за счет того, что электроусилитель работает только во время поворота руля

Разновидностью ЭУР является система адаптивного электроусилителя, работающая совместно с системой курсовой устойчивости. Она дает важные преимущества с точки зрения безопасности: корректирует углы поворота колес, повышая устойчивость автомобиля, а также компенсирует недостаточную или избыточную поворачиваемость автомобиля.

Преимущества устройства

  1. Надежность
  2. Возможность реализации автоматического управления автомобилем
  3. Простота обслуживания и бесшумная работа
  4. Экологическая и технологичность безопасность
  5. Возможность управления транспортным средством в случае выхода системы из строя
  6. Обеспечение легкости и плавности рулевого управления
  7. Обеспечение соответствия между углами поворота управляемых колес и руля
  8. Обеспечение пропорциональности между силами сопротивления повороту колес и усилием на рулевом колесе

    Устройство ЭУР

Устройство ЭУР

Конструктивно ЭУР состоит из следующих элементов:

  • электродвигатель (электромотор)
  • механическая передача (редуктор)
  • система управления

Электрический двигатель

Именно электромотор, который, как правило, представлен асинхронным электродвигателем, приводит в движение электроусилитель руля. При этом существует несколько схем установки электродвигателя:

  1. Электрический двигатель передает усилие на вал рулевого колеса
  2. Электрический мотор передает усилие на рулевую рейку

В первом варианте конструкции электроусилитель встроен в рулевую колонку, и электрический двигатель осуществляет передачу крутящего момента на вал рулевого колеса посредством механической передачи.

Варианты установки электродвигателя

Наиболее востребованным считается второй вариант, который называют электромеханическим усилителем рулевого управления (ЭМУР). Варианты его конструкции могут быть представлены в виде усилителя руля с двумя шестернями или усилителя руля с параллельным приводом.

В ЭУР с двумя шестернями передача крутящего момента осуществляется от рулевого колеса на рейку рулевого механизма одной шестерней; на другую шестерню момент передается при помощи электрического мотора.

В ЭУР с параллельным приводом электромотор передает усилие на рейку рулевого механизма за счет ременной передачи или передачи винт-шариковая гайка.

Система управления

Устройство рулевого управления с ЭУР

Система управления ЭУР состоит из:

  • входных датчиков
  • электронного блока управления
  • исполнительного устройства

Входные датчики:

  • датчик угла поворота рулевого колеса
  • датчик крутящего момента на рулевом колесе

Помимо этих элементов система управления ЭУР использует информацию, поступающую от блока управления ABS (колесные датчики скорости) и от блока управления двигателем (датчик частоты вращения коленчатого вала двигателя).

ЭБУ обрабатывает сигналы датчиков, на основании которых дает команду начать работу исполнительному устройству, в роли которого как раз является электрический двигатель усилителя.

Принцип работы электроусилителя руля

Принцип работы электроусилителя руля следующий: при повороте водителем рулевого колеса происходит скручивание торсионного вала. Эту информацию блоку управления передает датчик крутящего момента. ЭБУ обрабатывает данные, соотносит их с показаниями других датчиков и  вычисляет усилие, которое необходимо приложить, чтобы помочь водителю повернуть колеса. Электрический двигатель получает команду и воздействует на вал рулевой колонки либо на рулевую рейку.

Различают следующие режимы работы электроусилителя:

  • поворот автомобиля в обычном режиме
  • поворот машины на большой скорости
  • поворот машины на малой скорости
  • возврат колес в среднее положение
  • поддержание колес в среднем положении

Преимущества и недостатки электроусилителя руля

К основным преимуществам ЭУР относятся:

  • экономия топлива – электрический мотор исключает необходимость отбора части мощности у двигателя
  • надежность за счет отсутствия гидравлической системы
  • обеспечение лучшей связи водителя с дорогой
  • компактность и простота обслуживания
  • удобство регулирования характеристик рулевого управления
  • возможность реализации автоматического управления

К минусам устройства относятся:

  • невозможность использования устройства на тяжелых грузовиках из-за его малой мощности
  • недостаточная влагозащищенность
  • высокая стоимость

Неисправность EPS

Пиктограмма неисправности EPS

Если на панели приборов загорелась контрольная лампа (значок, на котором находится руль с восклицательным знаком), то это говорит о неисправности EPS. Появление ошибки говорит о том, что электроусилитель не проходит самодиагностику при включении зажигания. Причиной неисправности могут быть множество факторов, например выход из строя какого-нибудь из датчиков, входящих в систему управления EPS. Хотя управлять автомобилем можно и без электроусилителя, но делать этого не стоит. Лучше обратится к специалистам.

techautoport.ru

Как устроен и как работает электроусилитель руля

Лёгкость управления автомобилем является очень важным фактором в обеспечении безопасности движения. На протяжении всей истории автомобилестроения инженеры работали над этой непростой задачей. И если принцип работы остался неизменным и представляет собой передачу вращательного усилия рулевого колеса на передние колёса автомашины с помощью реечного рулевого механизма, то техника реализации этого принципа существенно изменилась. Последним достижением в этой области является электроусилитель руля.

Содержание статьи

Устройство и принцип действия

Если гидроусилитель руля является уже хорошо знакомым устройством и используется производителями автомобилей уже не один десяток лет, то ЭУР относительно молод. Рассмотрим принцип работы электроусилителя руля.

Начнём с устройства ЭУР. Он состоит из электродвигателя, механической шестерёнчатой передачи, датчика поворота руля, датчика крутящего момента руля и блока управления. Также в блок управления поступают данные о скорости движения машины (из системы ABS) и о частоте вращения коленвала (оборотах двигателя). Блок управления на основе всех этих данных рассчитывает необходимую величину и полярность подаваемого на электродвигатель напряжения. Электродвигатель в свою очередь посредством механической шестерёнчатой передачи (сервомеханизма) создает дополнительное усилие, облегчающее управление передними колесами. Это усилие может прикладываться как к рулевому валу, так и непосредственно к рулевой рейке. Конкретное устройство ЭУР также во многом зависит от класса машины.

В автомобилях малого класса, где не требуется прикладывать большие усилия к рулевому колесу, оно имеет небольшие размеры и устанавливается непосредственно на рулевую колонку. При этом, находясь практически в салоне авто, оно защищено от пыли, грязи и влаги, что положительно сказывается на сроке службы этого устройства. В авто среднего класса используется другое размещение – непосредственно на рулевой рейке, на которую воздействует шестерёнка, создавая дополнительное вспомогательное усилие.

Автомобили класса микроавтобусов и внедорожников из-за своего большого веса нуждаются в значительном дополнительном усилии. Поэтому их устройство несколько иное. В основном этом параллельноосевая конструкция, использующая зубчато-ременную передачу и механизм «винт-гайка на циркулирующих шариках». И, конечно, в случае поломки ЭУР управляемость автомобилем сохранится. Только делать это будет значительно тяжелее.

Основные режимы

Электроусилитель руля имеет два основных режима. Они характеризуются скоростью движения автомобиля. В первом режиме при движении на малой скорости, например, во время парковки, когда необходима большая маневренность и руль приходится выворачивать до крайних положений то влево, то вправо, ЭУР прикладывает максимальное усилие к рулевому механизму, обеспечивая «легких руль». В этом режиме вращать рулевое колесо можно одним пальцем.

Напротив, при движении на больших скоростях руль становится «жестким», создавая эффект возврата колес в среднее положение. Это сделано в целях повышения безопасности движения.

Также есть режимы удержания автомобиля на дороге при сильном боковом ветре, при движении на колесах, имеющую разную степень накачки. Эти режимы достигаются благодаря специальным настройкам блока управления. На автомобилях бизнес и премиум класса наличие ЭУР позволяет реализовать опцию автоматической парковки.

Достоинства ЭУР

С экономической точки зрения основным достоинством ЭУР является то, что применение электродвигателя исключает необходимость отбора части мощности от двигателя автомобиля.

Это позволяет экономить не менее пол литра топлива на сто километров пробега, в отличие от авто с гидроусилителем руля. Важным достоинством является и надёжность этой системы. Отпадает необходимость в постоянной проверке ремня и уровня жидкости гидроусилителя руля.Электроусилитель руля более информативен и обеспечивает лучшую связь водителя с дорогой. Наличие дополнительных режимов делает вождение более комфортным. В отличие от авто с гидроусилителем руля, колеса можно держать в крайних положениях неограниченное время.

И, конечно, компактность устройства также является одним из преимуществ ЭУР перед другими системами.

Недостатки ЭУР

На данный момент пока еще невозможно использовать ЭУР на тяжелых грузовиках, требующих большого усилия при вращении рулевого колеса. Для них гидроусилители руля остаются единственным и надёжным вариантом.

Еще следует отметить боязнь влаги. Вода и конденсат могут вывести из строя предохранители и электродвигатель. К недостаткам можно отнести все ещё высокую стоимость этой системы. В то же время она становится всё более популярной и распространенной.

Видео «Что такое ЭУР»

Посмотрев ролик, вы узнаете, что из себя представляет ЭУР и какие у него плюсы и минусы.

mineavto.ru

Принцип работы электроусилителя руля и его конструкция.

Машины с электроусилителем руля давно перестали быть чем то необычным. Даже самые консервативные автолюбители умерили свой скептицизм и признали удобство этого узла. Действительно управлять автомобилем оснащенным электроусилителем, гораздо комфортнее. К этому быстро привыкаешь и совсем не задумываешься над тем, как этот комфорт достигается. И уж совсем не многие знают принцип работы электроусилителя руля и его конструкцию. Между тем знать, как работает ЭУР, нужно не только для повышения образованности, как говорил один из героев советского мультфильма, но и для того, чтобы избавить от предвзятого отношения к нему, которое, к сожалению, до сих пор существует.

Конструкция

Вообще большинство небылиц об электроусилителе руля, основаны на искаженном представлении принципа его работы. Действительно, среднестатистическому автолюбителю сложно понять, каким образом электричество помогает крутить руль. Некоторым даже, кажется, что вращает он не руль, а некое подобие джойстика, а колеса поворачивает электроника.

Между тем конструкция ЭУР довольно проста для понимания. Подчеркнем, именно для понимания, потому что технически все реализовано совсем непросто. Поэтому попытаемся максимально доступно рассмотреть устройство ЭУР.

Итак, конструкция электроусилителя руля, в достаточно наглядном для понимания виде, представлена на рисунке. Очевидно, что основными элементами ЭУР являются

  • Датчик угла поворота рулевого колеса;
  • Датчик момента на рулевом колесе;
  • Электродвигатель;
  • Блок управления ЭУР.

Сразу  нужно отметить, что приведенный чертеж, конечно, не претендует на точное сходство с реальным ЭУР и служит для лучшего понимания принципа его работы.

Главным элементом электроусилителя можно считать электродвигатель. Именно он помогает, фигурально выражаясь конечно, поворачивать колеса. Совместно с датчиками, электродвигатель составляет так называемый сервопривод. Что это такое? Вообще определений этого устройства много и все они достаточно сложные. Но, что называется, в первом приближении и применительно к электроусилителю это означает, что электродвигатель управляется с помощью рулевого колеса. Более подробно об этом дальше, а пока снова обратимся к рисунку. Из него видно, что шестерни рулевого вала и вала двигателя работают на одну рулевую рейку. Конечно, это показано схематично. На реальном электроусилители, шестерни расположены совсем не в одной плоскости. Чаще всего в реальной конструкции электродвигатель расположен на рулевом валу. Но суть его конструкции от этого не меняется, в любом случае при повороте руля, пропорционально поворачивается вал сервопривода. Как результат — для поворота колес водителю приходится прилагать меньшее усилие. Это все, что касается конструкции. Естественно очень коротко и очень приблизительно. Но для понимания общих основ пока достаточно. Теперь более подробно о том, как работает электроусилитель руля.

Принцип работы электроусилителя руля

Очень часто одним из недостатков ЭУР называют низкую информативность руля. Что это значит? Здесь имеется в виду, что руль очень легко крутиться и как результат водитель, что называется, не чувствует дороги. Такие утверждения не соответствуют истине, иначе, зачем  электроусилитель буквально напичкан электроникой. Действительно, сервопривод работает не с постоянным усилием. Алгоритм его работы зависит от конкретных условий.

При парковке автомобиля важна его высокая маневренность, а совсем не информативность руля. В этом случае электромотор работает с максимальным усилием, обеспечивая водителю так называемый «легкий руль» от крайне левого, до крайне правого положения.

Чем выше скорость, тем меньше нужна маневренность. Более того, резкие повороты становятся просто опасными. Поэтому электроника снижает эффективность работы сервопривода и он, таким образом, практически не влияет на управление автомобилем. В результате водитель поворачивает руль с заметным усилием, вот вам и необходимая информативность. Таким образом, принцип работы электроусилителя руля предполагает не постоянную помощь водителю, а оптимальную, на данный момент, на основе анализа многих параметров.

Говоря о низкой информативности ЭУР, иногда упоминают как недостаток, необходимость принудительного возврата колес в среднее положение. Утверждающие это, либо никогда не водили автомобиль с ЭУР, либо пользуются устаревшими данными. Все современные электроусилители обладают активным возвратом руля в исходное состояние. Осуществляется это так же с помощью сервопривода. Поэтому есть смысл рассмотреть его работу более подробно.

Сервопривод ЭУР: принцип работы

 

На рисунке показан электропривод ЭУР в разрезе. Очевидно, что основными его частями являются:

  • Синхронный 3-х фазный электродвигатель;
  • Червячный вал;
  • Шестерня рулевого вала;
  • Соединительная муфта;
  • Датчик положения ротора.

Сначала о том, почему электродвигатель ЭУР  синхронный, а не коллекторный. Казалось бы, в автомобиле логичней и дешевле использовать именно второй тип. Изначально так и было. Но  принцип работы ЭУР предполагает постоянное включение и выключение электродвигателя, что существенно сказывается на продолжительности службы щеточно-коллекторного узла. Ведь именно в момент пуска двигателя потребляется максимальный ток, что сопровождается образованием мощной искры. Как результат — постоянное техническое обслуживание или замена щеток. Поэтому конструкторам пришлось выбирать между асинхронным и синхронным двигателем. Остановились на последнем, как более простом. Но перейдем непосредственно к конструкции  электропривода.

Вал синхронного двигателя через муфту соединен с червячным валом. Последний, совместно с шестерней, представляет собой червячный редуктор. Таким образом, крутящий момент передается с электродвигателя ЭУР непосредственно на рулевой вал, дополняя усилие, приложенное к рулевому колесу.

Датчик положения ротора необходим для нормальной работы синхронного двигателя. Дело в том, что двигатель начинает вращаться, если напряжение приложен только к двум из трех его обмоток. К каким именно, управляющему устройству и удается установить с помощью ДПР. Но основным элементом сервопривода без всякой натяжки можно назвать датчик усилия.

Работа датчика усилия

Принцип действия датчика усилия основан на особенности конструкции рулевого вала. Она заключается в том, что рулевой вал разделён на две части. Чаще всего их называют входной вал и выходной. Валы соединены между собой с помощью торсиона, как это показано на рисунке.

Что такое торсион. Грубо говоря, это металлический стержень из пружинистой стали. Он допускает небольшое скручивание относительно вертикальной оси. Причем после этого возвращается в исходное положение.

Так вот, входной и выходной валы электроусилителя соединены между собой торсионом. Любая попытка поворота приводит к смещению валов относительно друг друга. Максимальный угол смещения составляет несколько градусов в обе стороны. Если этот предел будет превышен, произойдет жесткое сцепление между собой двух частей вала, по сути, превращающее их в один. Кстати говоря, именно благодаря торсиону, который при поворотах оказывается немного скрученным,  на руле всегда присутствует определенное усилие, помогающее водителю лучше чувствовать дорогу.

Именно угол смещения между входным и выходным валом и измеряет датчик усилия. Большой угол свидетельствует о сильном закручивании торсиона, то есть о значительном усилии, прилагаемом к рулевому колесу. Эта информация передается на блок  управления электроусилителем, который выдает напряжение соответствующей величины и полярности, на обмотки электродвигателя.

Кроме того, на блок управления электроусилителем поступают данные с датчика скорости. Благодаря этому происходит корректировка работы в соответствии со скоростью автомобиля. Чем быстрее движется машина, тем  меньше крутящий момент на валу электродвигателя. А при скорости движения более 75 км/ч, ЭУР отключается совсем, никак не влияя на управление авто.

Еще одним датчиком, влияющим на работу ЭУР, является датчик положения коленвала. Благодаря ему электроусилитель руля работает только при заведенном двигателе, а не просто после включения зажигания. Это немаловажно, учитывая, что ток потребления ЭУР не многим меньше 50-ти Ампер.

 

 

 

 

 

 

 

Поделиться ссылкой:

Похожее

avtoplaz.ru

Электроусилитель руля  • Автоблог Алексея Николаева

В этой статье я расскажу про электроусилитель руля (ЭУР): из чего состоит ЭУР, принцип работы ЭУР, плюсы и минусы ЭУР по сравнению с ГУР.

Здравствуйте, уважаемые читатели блога.

Электроусилитель руля — это электромеханическая система автомобиля, которая предназначена для облегчения поворота руля. Несмотря на то, что гидроусилитель руля удобен в применении, давно изучен и хорошо зарекомендовал себя, конструкция ГУР все-таки не совершенна. Инженеры нашли новые более современные конструкции рулевого управления и изобрели электрический усилитель руля (ЭУР), который исправил недостатки гидравлической конструкции в рулевом механизме, заменив гидравлику на электрику.

Электроусилитель руля

Электроусилитель руля имеет еще несколько названий: электрический усилитель рулевого управления (ЭУРУ), электромеханический усилитель руля (ЭМУР). Сегодня электроусилитель руля устанавливают на различные классы автомобилей, как в бюджетном, так и в дорогом (люксовом) сегменте машин, постепенно вытесняя ГУР. ЭУР пока что редко устанавливают на тяжелых автомобилях, работающих в сложных условиях и большой грузоподъемности, гидравлика там пока еще рулит.

Упрощенно электроусилитель руля состоит из датчиков (контролирующих угол поворота руля), электронного блока управления (ЭБУ) и исполнительного устройства (электродвигатель).

А конструктивно электроусилитель зависит от типа автомобиля и его массы. То есть, чем больше автомобиль, чем больше его масса, тем больше усилия требуется для вращения руля, и от этого зависит конструкция (ЭУР). На малом классе машин электроусилитель руля устанавливают на рулевую колонку, так как авто не нуждается в большом усилии на руле.

Средний класс авто: на таких машинах требуется более сильное усилие, и ЭУР устанавливают на рулевую рейку, а усилие передается через шестерню.

Класс внедорожников, пикапов, микроавтобусов, минивэнов: у этих автомобилей из-за большой массы требуется так же большое усилие на руле. Электроусилитель руля устанавливается параллельно осевой конструкции. Электродвигатель ЭУР передает усилие на механизм, а тот, в свою очередь, перемещает рулевую рейку.

Принцип работы

Вне зависимости от конструктивных особенностей электроусилителя принцип работы (ЭУР) следующий:

При движении автомобиля с небольшой скоростью (в пробке, во дворе, на парковке) водителю приходится быстро поворачивать колеса из одного крайнего положения в другое. В этом случае электроусилитель руля обеспечивается так называемый «легкий руль». Вы можете легко вращать руль одним пальцем. Когда вы едете с высокой скоростью, то вы вращаете руль на небольшие углы. В этом случае электроусилитель руля создает обратную связь (подробнее в ГУР), и руль получается тяжелым. Электроусилитель руля так же создает обратную связь и способен вернуть колеса в среднее положение (когда вы входите в поворот, а на выходе руль самостоятельно возвращается в среднее положение).

В электронном блоке управления электроусилителя существуют так же программы стабилизации, поддержании среднего положения колес при сильных порывах бокового ветра, при различном давлении в шинах, а так же парковочный ассистент (автопарковщик).

Автопарковщик осуществляет руление и автоматически направляет автомобиль в нужное, свободное, парковочное место. Водителю же остаётся лишь нажимать педали акселератора, сцепления и тормоза.

Плюсы электроусилителя руля (ЭУР) в отличие от гидроусилителя руля (ГУР).

Главный плюс электроусилителя — это хорошая обратная связь водителя с дорогой. Управление автомобилем с ЭУР более острое при езде на высоких скоростях, чем у ГУР, и более легкое при  парковках. Так как ЭУР использует в своей работе электричество сети автомобиля, то нет дополнительной нагрузки в виде ременных приводов на двигатель автомобиля (меньше отбирает мощность). В системе нет жидкости (не чему замерзать, кипеть), поэтому работает электроусилитель при любых температурах. Занимает меньше места по сравнению с ГУР и не требует периодического технического обслуживания (осмотр ремня, уровня жидкости, потеков).

Единственное, за чем нужно следить – это за состоянием подшипников. ЭУР — помогает экономить топливо, так как его мотор, в отличие от насоса ГУР, работает только при повороте руля (у ГУР насос постоянно вращается). Электроусилитель руля в зависимости от условий, в которых эксплуатируется автомобиль, через электронный блок управления можно настроить различные режимы работы. Руль на автомобиле с электроусилителем можно сколько угодно держать в крайнем положении, а не 10-20 секунд, как на автомобиле с ГУР.

Минусы ЭУР

Минусы тоже есть, но с каждым годом их становится все меньше. К примеру, цена электроусилителя руля пока еще высока. ЭУР пока еще не ставят на тяжелые автомобили, грузовики из-за более низкой мощности электродвигателей по сравнению с гидравликой. Так же минусом является то, что электроусилитель руля выходит из строя из-за попадания в него влаги (перегорают предохранители, горят электродвигатели).

Но даже при поломке ЭУР вы всегда сможете доехать до дома или места ремонта, правда, руль автомобиля будет тяжелее вращать. ЭУР — это настоящее и будущее автомобилестроения.

На сегодня все. Следующий раз вы обязательно узнаете что-то новое.

Легкого вам вращения руля и зеленого света на дороге!

kupiteavto.com

Электроусилитель руля: принцип работы - Avtonov

Повальное внедрение электроники во все системы и узлы автомобиля не обошло и рулевое управление. Так появился электроусилитель руля (ЭУР), который существенно превосходит гидроусилитель по удобству и точности управления, безопасности и экономичности.

Блок-схема работы ЭУРСостав системы ЭУР

В состав системы входит электродвигатель, сервопривод, датчики крутящего момента и угла поворота руля, блок управления. Опционно может устанавливатья датчик скорости вращения руля. Электродвигатель — современный, бесщеточный. Конструкция сервопривода может быть различной, в зависимости от типа автомобиля (об этом ниже). Датчик крутящего момента — основной датчик системы. В разрез рулевого вала встраивается торсион. Элементы датчика устанавливаются на разных его концах. Принцип его работы может быть различным (например, магнитный или оптический).

Устройство датчика крутящего момента ЭУРБлок управления ЭУР

При повороте рулевого колеса происходит закручивание торсиона. Чем больше усилие — тем больше закручивается торсион. По величине изменения взаимного положения частей датчика оценивается величина приложенного усилия. Угол поворота руля также измеряется соответствующим датчиком. Кроме этого, блок управления получает данные о скорости автомобиля от системы ABS и об оборотах двигателя от контроллера. На основании этих параметров ЭБУ рассчитывает значение необходимого вспомогательного усилия на руле и подает на электродвигатель питание нужной величины и полярности. Электродвигатель через сервопривод либо вращает рулевой вал, либо перемещает рейку.

Конструкция ЭУР

Вариантов конструктивного исполнения узлов ЭУР существует множество. Для примера рассмотрим электроусилители, производимые одним из лидеров рынка компанией ZF под маркой Servolectric. В зависимости от типа автомобиля различаются и применяемые ЭУР. На субкомпактных и компактных легковых автомобилях усилители устанавливаются на рулевую колонку, на автомобилях среднего класса вспомогательное усилие передается на рейку с помощью дополнительной шестерни, а на внедорожниках и легких коммерческих машинах применяется так называемая «параллельноосевая» (paraxial) конструкция.

ЭУР для компактных автомобилейЭУР на рулевой колонке

На легких автомобилях большое усилие от ЭУР не требуется, поэтому и электродвигатель, и сервопривод получаются настолько компактными, что легко умещаются под рулем в салоне автомобиля. Заодно там же размещаются и датчики. Таким образом, вся конструкция надежно защищена от пыли, грязи и высоких температур подкапотного пространства, что благоприятно сказывается на надежности.

ЭУР для автомобилей среднего классаПривод ЭУР с двумя шестернями

На среднеразмерных автомобилях устанавливается ЭУР с двумя шестернями. Через одну шестерню на рейку передается усилие от руля, а через другую — вспомогательное усилие от электромотора.

Чтобы создать большое дополнительное усилие применяется ЭУР параллельноосевой конструкции. Для преобразования вращательного движения электродвигателя в линейное перемещение рулевой рейки используется зубчатоременной привод и механизм «винт — гайка на циркулирующих шариках». Гайка, вращаемая зубчатым ремнем, через шарики перемещает ось рейки. Шарики циркулируют по резьбе, возвращаясь через специальный канал в гайке.

ЭУР для внедорожников и минивеновУстройство параллельно осевого привода

При любом конструктивном исполнении в случае поломки водитель может продолжать безопасно управлять транспортным средством благодаря наличию механической связи между рулем и управляемыми колесами.

Возможности и премущества ЭУР

Главными преимуществами электроусилителя по сравнению с гидроусилителем являются экономичность и надежность. ЭУР не отбирает мощность у двигателя, что позволяет экономить от 0,4 л до 0,8 л на 100 км в зависимости от режима движения. Это, в свою очередь, снижает выбросы углекислого газа от 10 до 20г/км. ЭУР вступает в работу только при вращении руля, при движении по прямой он не потребляет энергии.Конструктивно электроусилитель компактнее и легче гидроусилителя и не требует обслуживания. Работа электроусилителя отличается более низким уровнем шума. Стоимость ЭУРа ниже, однако его ремонт обойдется гораздо дороже, потому что при поломке вышедшие из строя узлы меняются целиком.

Электронная «сущность» ЭУР наделяет его широкими возможностями по настройке значения вспомогательного усилия в зависимости от условий движения и типа транспортного средства. Чем выше скорость — тем меньше усилие и «тяжелее» руль. При желании водитель может отключить ЭУР от датчика скорости кнопкой на панели приборов. В этом случае руль постоянно «легкий», что облегчает вождение в городских условиях. Одна и та же модель электроусилителя может быть легко программно перенастроена для разных моделей автомобилей. ЭУР обладает функциями автовозврата руля в «ноль» и автоматического удержания колес в среднем положении (например, при разном давлении в шинах).

Интеграция с другими электронными системами автомобиля позволяет использовать ЭУР для:

  • стабилизации автомобиля, например, при резком объезде неожиданно возникшего препятствия;
  • удержания автомобиля на полосе движения;
  • помощи при парковке.

avtonov.info

Электроусилитель руля - принцип работы, устройство, назначение

Электроусилитель рулевого управления, который известен под более простым названием как «Электроусилитель руля» - конструкторская особенность рулевого управление, где поворот руля облегчает электропривод. В настоящее время электроусилитель руля, все больше вытесняет гидроусилитель. Ряд его преимуществ в сравнении с гидроусилителем:

 

- можно регулировать характеристики рулевого управления с большим удобством;

- большая информативность;

- уменьшение расхода топлива (в среднем до 0,5 литров на 100 км пути).

 

Также, использование электроусилителя, позволило создать и использовать системы активной безопасности:

 

- система курсовой устойчивости;

- система автоматической парковки;

- система аварийного рулевого управления;

- система помощи движения по полосе.

 

Существует два варианта использования электроусилителя руля:

 

- усилия электродвигателя передается на вал рулевого колеса;

- усилие электродвигателя на рейку рулевого управления.

 

Самым востребованным считается вариант с усилием на рулевую рейку. Он более известен под названием: «электромеханический усилитель руля». У него существует также две известные конструкции:

 

- с двумя шестернями;

- с параллельным приводом.

 

Электроусилитель руля состоит из следующих устройств:

 

- электродвигатель;

- механическая передача;

- система управления.

 

Схема электроусилителя рулевого управления с двумя шестернями

 

В данной схеме электроусилитель руля объединен с рулевым механизмом в одном блоке. В конструкции электроусилителя используется асинхронный электродвигатель.

 

Механическая коробка передает крутящий момент электродвигателя к рейке рулевого механизма. В варианте с двумя шестернями, одна из них передает крутящий момент на рейку рулевого управления от рулевого колеса, другая шестерня — от электродвигателя усилителя. Именно для такого случая на рейке есть два участка зубьев, один из которых служит приводом для усилителя.

 

Схема электромеханического усилителя руля с параллельным приводом

 

В отличии от варианта с двумя шестернями, в варианте с параллельным приводом, для передачи усилия от электродвигателя на рейку используется специальный шариковый механизм и ременная передача.

 

 

Система управления включает в себя:

 

- входные датчики;

- электронный блок управления;

- исполнительное устройство.

 

Входные датчики представляют из себя: датчик угла поворота руля и датчик крутящего момента на рулевом колесе. Система управлением электроусилителем, использует и сторонние системы, такие как ABS (система недопущения блокировки всех колес при экстренном торможении) и блок управления двигателя (датчик частоты коленчатого вала).

 

Электронный блок управления

 

Блок управления считывает показатели с датчиков, далее он обрабатывает данные и в соответствии с алгоритмом своей работы, оказывает необходимое воздействие на исполнительное устройство — электродвигатель. Электродвигатель является главным исполнительным устройством, которое облегчает поворот руля благодаря усилию электродвигателя.

 

Сам электроусилитель может работать в нескольких режимах:

 

- обычные условия;

- малая скорость;

- большая скорость;

- активный возврат колес в среднее положение;

- поддержание среднего положения колес.

 

Поворот автомобиля естественно осуществляется поворотом рулевого колеса. Через торсион, крутящий момент рулевого колеса передается на рулевой механизм. Закрутку торсиона измеряет датчик крутящего момента, угол поворота руля — датчик угла поворота рулевого колеса. В дальнейшем все данные: угол поворота рулевого колеса, частота вращение коленчатого вала, скорость автомобиля, передаются блок управление, которые уже решает как дальше работать исполнительному устройству.

 

Получается, что поворот колес автомобиля происходит объединенными усилиями, которые передаются от рулевого колеса и электродвигателя усилителя.

 

При небольших скоростях руль становиться легким, обычно это при парковке, или сильно крутых поворотах. Электронная система обеспечивает максимальный крутящий момент электродвигателя, тем самым руль получает большие углы поворота. Максимальный крутящий момент электродвигателя обеспечивает значительное усиление рулевого управления.

 

При высоких скоростях на поворотах получится тяжелый руль, крутящий момент при этом наименьший. Но система управления может реактивное усилие, которое возникает при повороте колес — возврат колес в среднее положение.

 

Систему управления часто поддерживает среднее положение колес в условиях разного давления в шинах или допустим сильного бокового ветра и производит необходимую коррекцию. Также, в алгоритме блока управления предусмотрена компенсация увода переднеприводного автомобиля. А в активных системах безопасности электроусилитель действует самостоятельно.

 

mir-volkswagen.ru

Принцип работы электроусилителя руля

Автоликбез7 сентября 2016

Борьба за повышение комфорта при управлении автомобиля ведется с момента его изобретения. Сначала поворот руля облегчался путем увеличения размеров самой баранки и за счет внедрения шестерёнчатой передачи. Затем появились гидравлические усилители (ГУР), а в последнее время приводы – помощники стали электрическими (ЭУР). Чтобы понять разницу между ними, стоит изучить принцип работы электроусилителя руля.

Принцип действия ЭУР

Электрический узел, чья задача – облегчить вращение рулевого колеса, состоит из следующих элементов:

  • электродвигатель асинхронного типа;
  • механический привод, соединяющий его с рулевым механизмом авто;
  • собственный блок управления с датчиками.

В малолитражках, где требуется небольшое усилие для поворота колес, блок ЭУР небольших размеров устанавливается под приборной панелью. В автомобилях среднего класса электроусилитель руля под торпедо уже не поместится, а потому выносится в подкапотное пространство. В обоих случаях привод электродвигателя связан с валом рулевой колонки.

При управлении легковыми автомобилями больших размеров и тяжелыми внедорожниками нужно развивать большее усилие, чтобы поворачивать колеса. Поэтому в них задействован привод ЭУР, работающий напрямую с рулевой рейкой. Независимо от места расположения электродвигателя и его подключения к механизму, принцип работы электроусилителя руля остается неизменным. Он заключается в автоматическом включении электропривода и передаче дополнительного усилия на механизм при повороте водителем рулевого колеса. Величина крутящего момента, создаваемого усилителем, зависит от трех параметров:

  • Угла поворота. Он измеряется датчиком, встроенным в рулевую колонку.
  • Усилия на руле. Определяется специальным датчиком в виде скручивающегося торсиона, имеющего механическую связь с валом. Чем сильнее скручивается торсион, тем большее усилие развивает двигатель.
  • Скорости движения. Эта информация поступает от контроллера, а он ее берет от датчика скорости.

Основываясь на этих показаниях, электронный блок управляет электроприводом в соответствии с ситуацией. При малой скорости движения, сильном скручивании торсиона и большом угле поворота (режим парковки или разворота) агрегат усилителя выдает максимальную мощность. Во время движения по прямой особой помощи водителю не требуется, потому ЭУР подключается минимально.

О дополнительных функциях электроусилителей

Устройство электроусилителя руля задумано таким образом, чтобы при необходимости электродвигатель мог поворачивать колеса автомобиля как одновременно с водителем, так и самостоятельно. Это дает простор для реализации дополнительных функций:

  • автоматическое «подруливание» с целью удержания машины на прямой траектории;
  • возврат колес в прямое положение после совершения маневра, ЭУР может это делать, когда водитель отпускает баранку после выполнения поворота;
  • создание «тяжести» на рулевом колесе при разных режимах движения, чтобы сделать руль информативнее;
  • выполнять автоматическую парковку без участия водителя.

В то же время ЭУР не препятствует прямому управлению колесами при заглушенном двигателе или поломке, механическая связь между ними и баранкой сохраняется.

Плюсы и минусы системы ЭУР

Электроусилители при работе развивают слабый крутящий момент по сравнению с тем, как работает усилитель гидравлический. Из-за этого их применяют только на легковых авто, грузовые по-прежнему оснащаются гидравликой. Это единственный существенный недостаток систем ЭУР среди множества достоинств:

  • Благодаря электроприводу такие усилители довольно надежны и практически не нуждаются в обслуживании.
  • Простота. Нет никаких ремней, насосов и гидравлических жидкостей.
  • Снижение расхода бензина до 200 грамм на 100 км по сравнению с усилением от ГУР, поскольку ЭУР не отнимает энергию силового агрегата через ременную передачу.
  • Возможность менять настройки и величину усиления в разных режимах езды.

К плюсам электроусилителей можно прибавить и компактность, потому что все элементы размещены в одном блоке. Но и в случае поломки менять придется весь блок, что обойдется недешево.

autochainik.ru


Смотрите также